Dormancia en arroz - LAC Biosafety

América Latina: Desarrollo de capacidad multi-país encumplimiento del Protocolo de Cartagena en Bioseguridad(COLOMBIA, PERU, COSTA RICA, BRASIL)1.Informe técnico de avance de implementación de subproyectosNOMBRE DEL PROYECTODormancia de semillas de arrozNOMBRE DEL INVESTIGADOR PRINCIPALAdriana Murillo WilliamsNOMBRE DEL PERSONAL INVOLUCRADOInvestigadores asociados: Ing. Andrés Monge Vargas (CIGRAS-UCR) y MSc. Alvaro Azofeifa Delgado (CIGRAS-UCR)Asistentes de Investigación: Viviana Madrigal, Tatiana Vargas, Alejandro Morales, José Pablo González, Alejandro Ureña y Elian Méndez.NOMBRE DE LA INSTITUCIÓN QUE DESARROLLA EL PROYECTOCentro para Investigaciones en Granos y Semillas (CIGRAS) Universidad de Costa RicaJUSTIFICACIÓNLas variedades de arroz (Oryza sativa) varían considerablemente en su grado de dormancia (Jennings y de Jesús, 1964), la cual es unacaracterística de la semilla que controla la germinación de éstas (Finch-Savage y Leubner-Metzger, 2006) y determina la sincronía y elporcentaje de germinación de semillas viables que permanecen en el banco de semillas (Finkelstein et al 2008).En Costa Rica, la disponibilidad de arroz transgénico resistente a herbicidas puede representar una alternativa para los agricultorespara el control selectivo de malezas y reducir los costos de mano de obra. Sin embargo, varios estudios han demostrado el flujo de genes dearroz transgénico a las arvenses y a arroz no transgénico y la expresión del rasgo transgénico en la progenie (Oard et al, 2000; Chen et al,

22004; Rong et al, 2005; Sánchez-Olguín et al 2009).En condiciones de campo, tanto la cosecha de arroz mecanizada como la manual conducen a la pérdida de semillas en el campo. Enun caso hipotético en el cual se sembrara arroz OGM en el país, si las semillas que caen al suelo tienen o adquieren dormancia y no germinanpoco después de su caída, se incorporarán en el banco de semillas. De acuerdo a su grado de dormancia, la germinación de estas semillasvariará en tiempo y espacio, por lo que se aumentan las posibilidades de traslape de los períodos de floración de la especie OGM con el arrozsilvestre. Por lo tanto, es importante conocer el grado de dormancia de las semillas a la cosecha y el tiempo que éstas permanecen viables enel suelo.DESCRIPCION DEL SUBPROYECTOEl objetivo general del proyecto fue determinar el efecto del enterramiento sobre el porcentaje de dormancia, germinación y muerte desemillas de dos variedades comerciales de arrozOBJETIVOSDeterminar el grado de dormancia de semillas de dos cultivares comerciales en almacenamiento posterior a la cosechaDeterminar el efecto del enterramiento de semillas de dos variedades comerciales sobre su viabilidad bajo dos sistemas de irrigaciónMÉTODOSEl experimento se estableció en una finca comercial de arroz en la localidad de Cañas, Guanacaste en Agosto de 2011. Grupos de 100semillas de las variedades comerciales de arroz Palmar 18 y CR5272 se empacaron y se enterraron a diferentes profundidades (0, 15, 30cm)en el campo en bloques de 12 parcelas. El ensayo fue colocado en un arreglo de bloques completos al azar con 4 repeticiones. Las semillasrestantes se almacenaron a 7 o C.El muestreo del material se llevo a cabo cada mes. Las semillas desenterradas en el campo se llevaron al Laboratorio de Semillas delCIGRAS para ser desinfectadas superficialmente y colocadas sobre papel para germinación a 30 o C. Se realizaron evaluaciones del material alos 8 y 15 días después de la siembra. Las variables evaluadas fueron: porcentaje de germinación, porcentaje de semillas muertas y porcentajesemillas no germinadas viables (con dormancia). La viabilidad de semillas no germinadas se determinó con una solución al 1% de cloruro detetrazolio. Se consideraron semillas viables en las que se observaron embriones teñidos de rojo.

3RESULTADOS Y DISCUSIÓNEl porcentaje inicial de germinación, muerte y dormancia de semillas de los lotes de semillasutilizados en este experimento se detallan a continuación:Cuadro 1. Determinación inicial de germinación, muerte y dormancia de semillas recién cosechadas de lasvariedades Palmar 18 y CR 5272Variedad Germinación (%) Muerte (%) Dormancia (%)Palmar 18 15 3 82CR 5272 25 17 58La germinación, mortalidady dormancia de los lotes de semillas en almacenamiento varió de acuerdo ala variedad (Fig.1). Para CR 5272 el porcentaje de dormancia disminuyó gradualmente en el tiempo mientrasque para Palmar 18 éste disminuyó drásticamente en los primeros meses y luego aumentó, posiblemente por lainducción de dormancia secundaria (Fig. 1). No se puede explicar el hecho que a partir del mes 8 la dormanciavolvió a disminuir.100Palmar 18100CR-527280806060404020201 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9Meses en almacenamiento% Semillas germinadas% Semillas con dormancia % Semillas muertasFigura 1. Porcentaje de semillas germinadas, muertas y con dormancia de dos variedadescomerciales durante nueve meses de almacenamiento a 7 o C.Debido a la gran cantidad de lluvia durante los primeros meses luego de establecido el experimento,las parcelas que se iban a mantener en secano se inundaron, por lo que se mantuvieron en esta condición.

4En las pruebas de campo, la germinación fue mayor en semillas colocadas en la superficie del suelo, enla cual las semillas germinaron, o murieron (Fig 2).10080Palmar 1810080CR-52720 cm60402060402015 cm100806040201008060402030 cm100806040200100806040201 2 3 4 5 6 7 8 91 2 3 4 5 6 7 8 9Meses después de siembra% Semillas germinadas% Semillas con dormancia % Semillas muertasFig 2. Porcentaje de semillas germinadas, muertas y con dormancia de dos variedades comerciales enterradas a 0, 15 y 30 cmde profundidad en un campo comercial de arroz durante nueve meses de evaluaciones.Inicialmente la mortalidad fue mayor en semillas enterradas a 15 y 30 cm, sin embargo, en los últimosmeses de evaluaciones, la mortalidad en semillas en la superficie aumentó y superó a la observada en semillasenterradas. Los porcentajes promedio de dormanciafueron 0,01 %, 2,1 % y 3,4 % en semillas enterradas a 0, 15y 30 cm de profundidad, respectivamente (Fig 2).

5CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES- Los resultados de este trabajo indican que la ruptura de dormancia en semillas que caen al suelo y permanecen en la superficie, por lo que lamayoría germina.- La mortalidad de semillas aumenta cuando éstas son enterradas, sin embargo, conforme pasa el tiempo la moralidad también aumenta ensemillas en la superficie del suelo.- Un pequeño porcentaje de semillas enterradas se mantiene con dormancia y otro porcentaje tiene la capacidad de germinar inmediatamentedespués de desenterrada.- Dado que las semillas que caen en la superficie germinan o mueren, una posible recomendación para los productores (ya sea de arroz parasemilla o para consumo humano) es evitar al máximo disturbar el suelo luego de la cosecha. De esta manera las semillas que caen al suelogerminan y las plantas voluntarias pueden ser controladas con algún tipo de control químico o cultural.- Luego de nueve meses, mas del 90% de las semillas de las dos variedades en estudioya sea en la superficie del suelo (0 cm) o enterradas a 15cm o 30 cm murieron, por lo que se recomienda continuar el estudio para determinar el momento en el que la mortalidad es del 100%. De estamanera los tomadores de decisiones pueden tener una referencia de cuanto tiempo debe pasar para que las semillas del cultivo anteriormueran.- Se recomienda establecer el experimento en otras localidades para poder recopilar la mismas información bajo otras condiciones de suelo,microbiológicas, de manejo y asi poder obtener resultados con mayor inferencia.BIBLIOGRAFÍAChen, L.J., D. S. Lee, Z. P. Song, H. S. Suh, and B. Lu. 2004. Gene flow from cultivated rice (Oryza sativa) to its weedy and wild relatives.Annals Bot. 93:67-73.Finch-Savage, W.E., and G. Leubner-Metzger. 2006. Seed dormancy and the control of germination. New Phytol. 171:501-523.Finkelstein, R., W. Reeves, T. Ariizumi, and C. Steber. 2008. Molecular aspects of seed dormancy. Annu. Rev. Plant Biol. 59:387-415.Jennings, P.R., and J. de Jesus Jr. 1964. Effect of heat on breaking seed dormancy in rice. Crop Sci. 4:530-533.Oard, J., M.A. Cohn, S. Linscombe, D. Gealy, and K. Gravois. 2000. Field evaluation of seed production, shattering, and dormancy in hybridpopulations of transgenic rice (Oryza sativa) and the weed, rid rice (Oryza sativa). Plant Sci. 157:13-22.Rong, J., Z. Song, J. Su, H. Xia, B. Lu, and F. Wang. 2005. Low frequency of transgene flow from Bt/CpTl rice to its nontransgeniccounterparts planted at close spacing. New Phytol. 168:559-566.Sanchez-Olguin, E.R., G. Arrieta-Espinoza, J.A. Lobo, and A.M. Espinoza-Esquivel. 2009. Assessment of gene flow from an herbicideresistant indica rice (Oryza sativa L.) to the Costa Rican weedy rice (Oryza sativa) in Tropical America: factors affecting hybridizationrates and characterization of F1 hybrids. Transgenic Res. 18:633-647.

6Área Temática:Investigador Principal: Adriana MurilloInstitución: CIGRAS-UCR2. Cuadro resumen avance de actividades subproyectoTítulo Subproyecto: Dormancia de semillas de arrozFecha de inicio Fecha de finalización Indicadores de resultados por actividadProgramaProgramada EfectivaEfectiva Comprometidos Obtenidos a la fechadaObjetivo 1 . Determinar el grado de dormancia de semillas de dos cultivares comerciales en almacenamiento posterior a la cosechaActividad 1 a, b, c Mayo 2011Actividad 2 aActividad 3 a, bDiciembre2011Noviembre2011Mayo2011Setiembre2011Junio2011Diciembre2011Noviembre2011Setiembre2011Junio 2011NingunoNingunoNingunoTodos. Las semillas cosechadas no eran debuena calidad por lo que se recurrió a laONS y al INTA para obtener materialfresco nuevamente. La cantidad que fueentregada alcanzóúnicamente para elestablecer el experimento en una localidad.Se establecieron pruebas de germinacióncon hipoclorito de sodio y el fungicidaAmistar.Se tiene los resultados de las pruebas degerminación inicial de los lotes de semillasrecién cosechados, asi como el porcentajede semillas muertas y con dormancia.Objetivo 2.Determinar el efecto del enterramiento de semillas de dos variedades comerciales sobre su viabilidad bajo dos sistemas de irrigaciónActividad 4aActividad 4 bActividad 5aNoviembre2011Diciembre2011Diciembre2011Junio2011Agosto2011Agosto2011Agosto2011Continuapor 12mesesContinuapor 12mesesNoviembre2011Ninguno, sin embargo hizofalta semillas para establecerel experimento en lalocalidad de Parrita.Establecimiento en lalocalidad de ParritaEvaluaciones en la localidadde Parrita por falta desemillasSe empacó la semilla que se utilizó en lalocalidad de CañasEstablecimiento en la localidad de CañasEvaluaciones por 8 meses en la localidadde Cañas